一种检测心梗蛋白标志物的装置

1.本发明涉及生物检测领域，特别是涉及一种用于心梗蛋白标志物的装置。


背景技术：

2.当今社会，如高血压、心绞痛、心力衰竭和心肌梗死等高发性的慢性心血管疾病正在成为威胁人类健康的首要公共安全问题。医学中，根据病情的严重程度，从不稳定性心绞痛到稳定性心绞痛再到急性心肌梗死，患者血液中心肌钙蛋白i(cardiac troponin i,ctni)等标志物分子的含量呈现异常上升趋势，当血液ctni含量持续超过50ng/ml时，即有突发心肌梗死的可能。因此，通过监测心血管疾病标志物的浓度变化，实现对高危患者健康状态的密切跟踪监测，并在非预见性的心肌梗死、急性心力衰竭等事件发生前期，提醒患者及时就医从而降低疾病致残和致死率，具有十分重要的临床医学应用价值。
3.然而，目前常用的心梗蛋白标志物检测设备体积庞大，装配复杂且价格十分昂贵，通常只有在城市大型的综合医院或医学检测机构配备。并且，该设备对样本要求极高，需要专业医务人员对血液样本进行处理，得到血清后方可进行检测，此类操作也十分费时。
4.对于一些欠发达的县城村镇地区，由于缺少这类检测设备与操作经验，对心梗等疾病发作后病人的相应指标检测常常束手无策，有较大几率会造成病人的病情延误或误诊。所以，亟需一种体积小巧便携，操作简单并能直接在血液中进行心梗标志物快速检测，对心梗进行预诊断的设备。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种检测心梗蛋白标志物的装置，用于实现对心梗蛋白标志物的快速检测。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种检测心梗蛋白标志物的装置，包括生物传感器以及与所述生物传感器连接的数据处理器；其中，所述生物传感器中的传感层为含有核酸适配体的水凝胶；
8.所述生物传感器用于将血液与所述核酸适配体产生的生物电信号传送至所述数据处理器；
9.所述数据处理器用于处理所述生物电信号以得到心梗蛋白标志物浓度信息。
10.可选地，所述传感层的厚度为1.4mm。
11.可选地，所述生物传感器还包括第一电路板以及设置在所述第一电路板上的石墨烯层；
12.所述传感层设置在所述石墨烯层上；
13.所述第一电路板与所述数据处理器连接；
14.所述石墨烯层用于检测血液与所述核酸适配体产生的生物电信号，并将所述生物电信号通过所述第一电路板发送至所述数据处理器。
15.可选地，所述石墨烯层包括衬底以及设置在所述衬底上的场效应管；
16.所述传感层设置在所述场效应管上；
17.所述衬底设置在所述第一电路板上；
18.所述场效应管与所述第一电路板连接，所述场效应管用于检测所述生物电信号，并将所述生物电信号通过所述第一电路板发送至所述数据处理器。
19.可选地，所述场效应管包括第一电极片、第二电极片以及连接所述第一电极片与所述第二电极片的导电通道；
20.所述传感层设置在所述导电通道上；
21.所述第一电极片、所述第二电极片以及所述导电通道均设置在所述衬底上；所述第一电极片、所述第二电极片均与所述第一电路板连接；
22.所述导电通道的材质为石墨烯；所述第一电极片和所述第二电极片均为金电极片。
23.可选地，所述生物传感器还包括外壳；
24.所述外壳与所述第一电路板连接形成腔体；所述腔体内设置有所述石墨烯层、所述电极片以及所述传感层；
25.所述外壳上设置有孔洞，所述孔洞位于所述传感层上方，所述孔洞用于血液的流入。
26.可选地，所述孔洞形成的洞面积小于或者等于所述传感层的上表面的表面积。
27.可选地，所述数据处理器包括第二电路板以及与所述第二电路板连接的数据处理模块和显示屏；
28.所述第二电路板还与所述生物传感器连接；
29.所述数据处理模块用于处理所述生物电信号以得到心梗蛋白标志物浓度信息；
30.所述显示屏与所述数据处理模块连接，所述显示屏用于显示所述心梗蛋白标志物浓度信息。
31.可选地，所述数据处理器还包括对比模块以及警示模块；
32.所述对比模块与所述数据处理模块连接，所述对比模块用于判断所述心梗蛋白标志物浓度信息是否高于设定浓度阈值；
33.所述警示模块与所述对比模块连接，所述警示模块用于当所述对比模块输出的结果为所述心梗蛋白标志物信息高于设定浓度阈值时，发出警示信号。
34.可选地，所述数据处理器还包括无线接口以及电池模块；
35.所述第二电路板通过所述无线接口与所述显示屏连接；
36.所述电池模块设置在所述第二电路板上，所述电池模块与所述数据处理模块连接，所述电池模块用于为所述数据处理模块供电。
37.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
38.本发明检测心梗蛋白标志物的装置包括生物传感器以及与所述生物传感器连接的数据处理器；其中，生物传感器中的传感层为含有核酸适配体的水凝胶。生物传感器将血液与核酸适配体产生的生物电信号传送至数据处理器，数据处理器处理生物电信号以得到心梗蛋白标志物浓度信息。本发明通过水凝胶实现对血液的自过滤，从而使水凝胶内的核酸适配体与血液中的心梗蛋白标志物顺利发生作用产生生物电信号，再通过数据处理器对生物电信号进行处理得到心梗蛋白标志物浓度信息，从而实现对心梗蛋白标志物的快速检
测。
39.此外，本发明通过生物传感器以及数据处理器构成的心梗蛋白标志物的装置结构简单，操作简便。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为本发明检测心梗蛋白标志物的装置中生物传感器的结构示意图；
42.图2为本发明检测心梗蛋白标志物的装置中插座设置的结构示意图。
43.符号说明：
44.1—核酸适配体，2—水凝胶，3—第一电路板，4—第一电极片，5—第二电极片，6—导电通道，7—衬底，8—外壳，9—细铜线，10—导电银胶，11—焊点电极，12—待测液，13—pdms垫片，14—插座。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.本发明的目的是提供一种检测心梗蛋白标志物的装置，通过生物传感器实现对血液中心梗蛋白标志物的快递检测，且装置的结构简单、操作方便。
47.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
48.本发明检测心梗蛋白标志物的装置包括生物传感器以及与所述生物传感器连接的数据处理器；如图1所示，所述生物传感器中的传感层为含有核酸适配体1的水凝胶2；具体地，所述传感层的厚度为1.4mm。
49.所述生物传感器用于将血液与所述核酸适配体1产生的生物电信号传送至所述数据处理器；所述数据处理器用于处理所述生物电信号以得到心梗蛋白标志物浓度信息。
50.生物传感器还包括包括第一电路板3以及设置在所述第一电路板3上的石墨烯层；所述传感层设置在所述石墨烯层上；所述第一电路板3与所述数据处理器连接；所述石墨烯层用于检测血液与所述核酸适配体产生的生物电信号，并将所述生物电信号通过所述第一电路板3发送至所述数据处理器。
51.优选地，所述石墨烯层包括衬底7以及设置在所述衬底7上的场效应管；所述传感层设置在所述场效应管上；所述衬底7设置在所述第一电路板3上，具体地，所述衬底7通过双面胶固定在所述第一电路板3上。所述场效应管与所述第一电路板连接，所述场效应管用于检测所述生物电信号，并将所述生物电信号通过所述第一电路板3发送至所述数据处理器。
52.进一步地，所述场效应管包括第一电极片4、第二电极片5以及连接所述第一电极片4与所述第二电极片5的导电通道6；具体地，所述导电通道6设置在所述第一电极片4与所述第二电极片5之间。所述传感层设置在所述导电通道6上；所述第一电极片4、所述第二电极片5以及所述导电通道6均设置在所述衬底上；且所述第一电极片4和所述第二电极片5均与所述第一电路板3连接，在本实施例中，所述第一电极片4依次通过细铜线9与导电银胶10与第一电路板3上的焊点电极11连接。所述第二电极片5依次通过细铜线9与导电银胶10与第一电路板3上的焊点电极11连接；所述导电通道6的材质为石墨烯；所述第一电极片和所述第二电极片均为金电极片。在本实施例中，场效应管的漏电极为第一电极片4，源电极为第二电极片5；或者，场效应管的漏电极为第二电极片5，源电极为第一电极片4。场效应管检测到生物电信号之后，场效应管的第一电极片4和第二电极片5通过第一电路板3将所述场效应管的漏源电流发送至所述数据处理器。
53.优选地，所述生物传感器还包括外壳8；所述外壳8与所述第一电路板3连接形成腔体；具体地，所述外壳8利用双面胶固定在第一电路板3上，且外壳8与第一电路板3之间利用垫片(pdms垫片13)进行密封。所述腔体内设置有所述第一电极片4、所述第二电极片5、所述导电通道6以及所述传感层；所述外壳8上设置有孔洞，所述孔洞位于所述传感层上方，所述孔洞用于血液的流入。血液通过所述孔洞滴在所述传感层上，进而实现对心梗蛋白标志物检测的目的。
54.进一步地，所述孔洞形成的洞面积小于或者等于所述传感层的上表面的表面积。上述设置有孔洞的外壳8，能够方便待测液12的滴加和准确定位，同时可以保护脆弱的导电银胶与铜线。
55.在本实施例中，所述数据处理器包括第二电路板以及与所述第二电路板连接的数据处理模块和显示屏；所述第二电路板还与所述生物传感器连接；具体地，所述第二电路板依次通过插头、导线与生物传感器中的第一电路板3连接，从而实现对生物传感器中的供电与信号传输，并且上述连接方式为外接，当生物传感器使用失效后可以移除，更换为新的生物传感器。
56.进一步地，在生物传感器的第一电路板3上设置插座14，具体地，插座13为两个xh2.54mm2p插座，在数据处理器的第二电路板上也设置xh2.54mm2p插座，上述两个插座通过xh2.54mm双头端子线2p连接，且两个端子上的源极接口内部共地。
57.所述数据处理模块用于处理所述生物电信号以得到心梗蛋白标志物浓度信息；所述显示屏与所述数据处理模块连接，所述显示屏用于显示所述心梗蛋白标志物浓度信息，所述显示屏还能够对心梗蛋白标志物的检测过程进行进一步相关设置。具体地，所述显示屏为可触碰显示屏。
58.优选地，所述数据处理器还包括对比模块以及警示模块；所述对比模块与所述数据处理模块连接，所述对比模块用于判断所述心梗蛋白标志物浓度信息是否高于设定浓度阈值；所述警示模块与所述对比模块连接，所述警示模块用于当所述对比模块输出的结果为所述心梗蛋白标志物信息高于设定浓度阈值时，发出警示信号。具体地，所述警示模块为指示灯，当检测到心梗蛋白标志物浓度在设定浓度阈值范围内，指示灯为绿色；当检测到心梗蛋白标志物浓度高于设定浓度阈值，指示灯变为红色，起到预警作用。
59.进一步地，所述数据处理器还包括无线接口以及电池模块；所述第二电路板通过
所述无线接口与所述显示屏连接，具体可为无线wifi连接；所述电池模块设置在所述第二电路板上，所述电池模块与所述数据处理模块连接，所述电池模块用于为所述数据处理模块供电；所述电池模块还与生物传感器连接，所述电池模块还能为所述生物传感器供电。具体地，所述电池模块为4节1.2v纽扣电池。
60.在本发明具体实施例中，所述生物传感器中的传感层的大小为1平方厘米左右。当血液滴入传感层时，由于水凝胶为多孔结构，血液中的其他物质被阻拦，含有心梗蛋白标志物的血清流入，心梗蛋白标志物与核酸适配体作用，产生弱电。将石墨烯层中场效应管的导电通道的材质设置为石墨烯，利用石墨烯的分子吸附性能，将心梗蛋白标志物吸附到石墨烯表面，从而改变场效应管中漏极和源极之间的电导率，检测出弱电的电荷变化，进而将检测到的弱电传递至数据处理器。数据处理器对弱电进行收集和处理，得到心梗蛋白标志物浓度，并在显示屏中显示。
61.此外，本实施例中生物传感器的外壳上的孔洞足够大，从而提高血液与传感层表面的接触面积，进而增大石墨烯表面与心梗蛋白物等接触的面积，从而提高分子吸附量，提高检测精度。
62.相对于现有技术，本发明还具有以下优点：
63.(1)本发明中的生物传感器通过设置水凝胶实现对血液的自过滤，阻止血液中的血细胞在石墨烯表面形成生物淤积，保证检测的顺利进行，因此可实现对原血的直接检测。
64.(2)本发明检测心梗蛋白标志物的装置中，自制的第一电路板以及第二电路板具有微小电压稳定输出与微弱电流信号准确采集的功能，因此能够保证在不利用大型电源工作站的情况下，实现对石墨烯场效应管信号的便携式采集。
65.(3)本发明检测心梗蛋白标志物的装置可在常规保存条件下保持半年以上不失效；检测速度快，可在5
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10分钟内读出检测结果；可直接对原血进行检测；也可以对血清进行检测；可在家庭、救护车等非标准医疗环境下检测。
66.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
67.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。